Professor Rob Hale van William &Mary's Virginia Institute of Marine Science is hoofdauteur van een nieuwe "Grand Challenges"-paper in opdracht van de 100ste verjaardag van de American Geophysical Union, 's werelds grootste vereniging van aard- en ruimtewetenschappers met meer dan 60, 000 leden in 137 landen.

De krant, "Een wereldwijd perspectief op microplastics, " is co-auteur van VIMS-promovendus Meredith Seeley en senior onderzoekswetenschapper Dr. Mark LaGuardia, samen met drs. Lei Mai en Eddy Zeng van de Jinan Universiteit in Guangzhou, China.

"Microplastics" zijn microscopisch kleine deeltjes die zijn vervaardigd voor producten zoals gezichtsscrubs, of geproduceerd wanneer fysiek, chemisch, en biologische krachten breken grotere stukken plastic afval af. Er is een wijdverbreide bezorgdheid onder wetenschappers en het publiek dat deze minuscule synthetische fragmenten mariene ecosystemen aantasten.

AGU Executive Director/CEO Chris McEntee zegt dat de Grand Challenges "een speciale verzameling open-access review papers vertegenwoordigen met het gedeelde doel om de aard- en ruimtewetenschap te transformeren om de uitdagingen van vandaag en de kansen van morgen aan te gaan. Ze onderzoeken waar groot onderzoek en ontdekkingen zijn nodig om fundamentele vragen in ons begrip van de aarde en het zonnestelsel aan te pakken."

Niet alleen een oceaanprobleem

De krant van het team verschijnt in het januarinummer van de Journal of Geophysical Research:Oceanen , maar Hale benadrukt snel dat microplastics ook buiten het mariene milieu een punt van zorg zijn.

"Het is niet alleen een oceaanprobleem, ", zegt Hale. "Er zijn steeds meer aanwijzingen dat microplastics zich over het landoppervlak en in de lucht verspreiden. We openen eindelijk de andere dozen en ontdekken een behoorlijk grote voetafdruk."

Inderdaad, de brede aard van de microplastic dreiging is een van de belangrijkste aandachtspunten van het manuscript van de auteurs. "We benadrukken dat microplastics een wereldwijd fenomeen zijn dat niet adequaat kan worden begrepen of aangepakt in de context van het mariene milieu alleen, ", zegt Hale. "Er worden kunststoffen geproduceerd, gebruikt, en op het land weggegooid, en verspreiden door de bodem, rivieren, en de sfeer. De kat is al uit de zak als je het hebt over het omgaan met deze materialen nadat ze de oceaan hebben bereikt."

De onderzoekers merken op dat de wereldwijde reikwijdte van het probleem zich ook uitstrekt tot de sociale sfeer. "We moeten erkennen dat microplasticvervuiling een internationaal probleem is dat geen politieke grenzen respecteert, ", zegt Seeley. "Net als bij klimaatverandering en soortenbeheer, ontwikkelde en opkomende landen zullen moeten samenwerken om billijke oplossingen te vinden."

Niet al het plastic is hetzelfde

Een tweede doel van het artikel is om bredere erkenning te krijgen dat 'plastic' een verzamelnaam is voor een complexe reeks materialen die variëren in chemische samenstelling, maat, textuur, en vorm, inclusief pellets, fragmenten, en vezels. Wat het nog ingewikkelder maakt, is dat kunststoffen vaak worden doordrenkt met additieven, inclusief vlamvertragers en UV-remmers, die zelf gevolgen kunnen hebben voor het milieu en de gezondheid.

"Mensen gaan er vaak van uit dat alle kunststoffen hetzelfde zijn en zich identiek gedragen in de omgeving, " zegt Hale, "maar dat is helemaal niet het geval. Om belangrijke vragen op te lossen en mogelijke gevolgen te beperken, iedereen - fabrikanten, wetenschappers, specialisten in de gezondheidszorg, ingenieurs, economen, beleidsmakers, en anderen - moeten samenwerken om de samenstelling en aard van plastic producten en hun additieven beter te begrijpen."

De onderzoekers benadrukken ook dat de eigenschappen van microplastics tijdens en na gebruik kunnen en zullen veranderen. "De complexiteit van microplastics wordt nog ingewikkelder zodra ze in het milieu terechtkomen en zich beginnen te vermengen en te verweren, ", zegt LaGuardia. "We moeten deze complexiteiten beter begrijpen, vooral in overgangsgebieden zoals estuaria."

Om dat inzicht te krijgen, de auteurs bevelen de onderzoeksgemeenschap aan verder te gaan dan studies van individuele habitats, maatbereiken, polymeer soorten, of formulieren; en naar meer holistische studies van de veranderende kenmerken van microplastics en hun impact op de gezondheid en processen van ecosystemen.

Behoefte aan beter gereedschap

De derde hoofdboodschap van de onderzoekers is dat een alomvattend begrip van het microplastics-probleem, en de meest effectieve antwoorden, zullen betere analytische instrumenten nodig hebben.

"Om de echte impact van microplastics te begrijpen, " zegt Hale, "we moeten onze bemonsterings- en analytische capaciteiten verbeteren, inclusief het vermogen om nanoplastics en verweerde materialen te bestuderen." Nanoplastics zijn deeltjes die nog kleiner zijn dan microplastics, met afmetingen variërend van 1 nanometer tot 1, 000 nanometer of een micron. Een DNA-streng is ongeveer 2,5 nanometer groot.

Hale zegt dat de huidige state-of-the-art instrumenten, zoals FTIR- en Raman-microscopen, "biedt echt geweldige informatie als je inzoomt op een enkel microplastic deeltje." Het probleem, hij zegt, is dat veel monsters duizenden verschillende deeltjes bevatten, en veel van deze deeltjes zijn echt, heel klein.

"Er is een verbinding, "zegt Hale. "Veel van onze technologie kan niet worden teruggebracht tot dingen onder de 10 micron, en in termen van effecten op organismen, we denken dat kleinere deeltjes giftiger kunnen zijn." Om deze kloof te overbruggen, VIMS ontving onlangs financiering van het NOAA Marine Debris-programma om interacties tussen deeltjes kleiner dan 10 micron en infectieziekten bij vissen te onderzoeken.

Effecten op de menselijke gezondheid?

De zorgen van de auteurs over microplastics strekken zich uit tot mogelijke gevolgen voor de menselijke gezondheid.

"Er zijn zorgen over de inname van microplastics uit zeevruchten, maar het binnenmilieu is onze grootste directe bedreiging, ", zegt Hale. "Veel mensen in ontwikkelde landen brengen bijna al hun tijd binnenshuis door, in ruimtes die steeds luchtdichter worden en geïsoleerd zijn met bijvoorbeeld piepschuim. Onze blootstelling aan microplastics door inademing en opname van binnenstof kan toxicologische gevolgen hebben, maar er is heel weinig onderzoek gedaan."

Om deze zorgen weg te nemen, Hale en collega's van VIMS kopen een time-of-flight massaspectrometer, waardoor ze hopelijk de chemische verontreinigingen die verband houden met microplastics beter kunnen analyseren, evenals die gevonden in andere milieumonsters.

"Dit zal ons helpen om achter al deze onbekende additieven in kunststoffen aan te gaan en die Pandora's Box een beetje beter te openen, " zegt Hale. "Ik denk dat dat is waar de actie echt is in termen van menselijke gezondheid."